Grønne opløsningsmidlerRediger
Den vigtigste anvendelse af opløsningsmidler i menneskelige aktiviteter er i maling og overfladebehandlinger (46 % af forbruget). Mindre anvendelser omfatter rengøring, affedtning, klæbemidler og i kemisk syntese. Traditionelle opløsningsmidler er ofte giftige eller er klorerede. Grønne opløsningsmidler er derimod generelt mindre skadelige for sundheden og miljøet og er helst mere bæredygtige. Ideelt set ville opløsningsmidler være afledt af vedvarende ressourcer og bionedbrydes til et uskadeligt, ofte naturligt forekommende produkt. Fremstilling af opløsningsmidler på basis af biomasse kan imidlertid være mere skadelig for miljøet end fremstilling af de samme opløsningsmidler på basis af fossile brændstoffer. Derfor skal der tages hensyn til opløsningsmidlets miljøpåvirkning ved fremstillingen af opløsningsmidler, når der vælges et opløsningsmiddel til et produkt eller en proces. En anden faktor, der skal tages i betragtning, er opløsningsmidlets skæbne efter brug. Hvis opløsningsmidlet anvendes i en lukket situation, hvor det er muligt at indsamle og genanvende opløsningsmidlet, skal der tages hensyn til de energiomkostninger og miljøskader, der er forbundet med genanvendelse; i en sådan situation er vand, som er energikrævende at rense, måske ikke det mest grønne valg. På den anden side vil et opløsningsmiddel i et forbrugerprodukt sandsynligvis blive frigivet til miljøet ved brug, og derfor er selve opløsningsmidlets miljøpåvirkning vigtigere end energiomkostningerne og virkningerne af genanvendelse af opløsningsmidler; i et sådant tilfælde vil vand sandsynligvis være et grønt valg. Kort sagt skal der tages hensyn til virkningen af hele opløsningsmidlets levetid, fra vugge til grav (eller fra vugge til vugge, hvis det genbruges). Den mest omfattende definition af et grønt opløsningsmiddel er således følgende: “Et grønt opløsningsmiddel er det opløsningsmiddel, der gør, at et produkt eller en proces har den mindste miljøpåvirkning i hele dets livscyklus.”
Det betyder, at et opløsningsmiddel pr. definition kan være grønt til én anvendelse (fordi det medfører færre miljøskader end ethvert andet opløsningsmiddel, der kunne anvendes til den pågældende anvendelse), men ikke være et grønt opløsningsmiddel til en anden anvendelse. Et klassisk eksempel er vand, som er et meget grønt opløsningsmiddel til forbrugerprodukter som f.eks. toiletskålsrens, men som ikke er et grønt opløsningsmiddel til fremstilling af polytetrafluorethylen. Ved fremstilling af denne polymer kræver brugen af vand som opløsningsmiddel, at der tilsættes perfluorerede overfladeaktive stoffer, som er meget persistente. I stedet synes superkritisk kuldioxid at være det grønneste opløsningsmiddel til denne anvendelse, fordi det fungerer godt uden overfladeaktive stoffer. Sammenfattende kan intet opløsningsmiddel erklæres for at være et “grønt opløsningsmiddel”, medmindre erklæringen er begrænset til en specifik anvendelse.
Syntetiske teknikkerRediger
Nye eller forbedrede syntetiske teknikker kan ofte give bedre miljøpræstationer eller gøre det muligt at overholde principperne for grøn kemi bedre. F.eks. blev Nobelprisen i kemi i 2005 tildelt Yves Chauvin, Robert H. Grubbs og Richard R. Schrock for udviklingen af metathesemetoden inden for organisk syntese, med udtrykkelig henvisning til dens bidrag til grøn kemi og “smartere produktion”. En gennemgang fra 2005 identificerede tre vigtige udviklinger inden for grøn kemi i forbindelse med organisk syntese: anvendelse af superkritisk kuldioxid som grønt opløsningsmiddel, vandig hydrogenperoxid til rene oxidationer og anvendelse af hydrogen i asymmetrisk syntese. Nogle yderligere eksempler på anvendt grøn kemi er oxidation med superkritisk vand, reaktioner på vand og reaktioner i tørre medier.
Bioengineering anses også for at være en lovende teknik til at nå målene for grøn kemi. En række vigtige proceskemikalier kan syntetiseres i manipulerede organismer, f.eks. shikimat, en Tamiflu-prækursor, som fermenteres af Roche i bakterier. Klik-kemi nævnes ofte som en kemisk synteseform, der er i overensstemmelse med målene for grøn kemi. Begrebet “grønt apotek” er for nylig blevet formuleret ud fra lignende principper.
Kuldioxid som blæsemiddelRediger
I 1996 vandt Dow Chemical prisen Greener Reaction Conditions 1996 for deres blæsemiddel af 100 % kuldioxid til produktion af polystyrenskum. Polystyrenskum er et almindeligt materiale, der anvendes til emballering og transport af fødevarer. Alene i USA produceres der hvert år 700 millioner pund. Traditionelt blev der anvendt CFC og andre ozonlagsnedbrydende kemikalier i produktionsprocessen for skumpladerne, hvilket udgjorde en alvorlig miljøfare. Brandfarlige, eksplosive og i nogle tilfælde giftige kulbrinter er også blevet anvendt som CFC-erstatning, men de frembyder deres egne problemer. Dow Chemical opdagede, at superkritisk kuldioxid fungerer lige så godt som et blæsemiddel uden brug af farlige stoffer, hvilket gør det lettere at genanvende polystyren. Den CO2, der anvendes i processen, genbruges fra andre industrier, så nettokulstoffet, der frigives fra processen, er nul.
HydrazinRediger
Princip nr. 2 er peroxidprocessen til fremstilling af hydrazin uden at der dannes salt i samproduktion. Hydrazin fremstilles traditionelt ved Olin Raschig-processen af natriumhypochlorit (den aktive bestanddel i mange blegemidler) og ammoniak. Nettoreaktionen producerer en ækvivalent natriumchlorid for hver ækvivalent af det tilsigtede produkt hydrazin:
NaOCl + 2 NH3 → H2N-NH2 + NaCl + H2O
I den grønnere Peroxid-proces anvendes hydrogenperoxid som oxidationsmiddel, og sideproduktet er vand. Nettoomsætningen er som følger:
2 NH3 + H2O2 → H2N-NH2 + 2 H2O
Med hensyn til princip nr. 4 kræver denne proces ikke ekstraherende opløsningsmidler som hjælpestoffer. Methylethylketon anvendes som bærer for hydrazin, og den mellemliggende ketazinfase adskilles fra reaktionsblandingen, hvilket letter oparbejdningen uden behov for et ekstraherende opløsningsmiddel.
1,3-propandiolRediger
Princip nr. 7 er en grøn vej til 1,3-propandiol, som traditionelt fremstilles af petrokemiske prækursorer. Det kan fremstilles af fornyelige prækursorer via bioseparation af 1,3-propandiol ved hjælp af en genetisk modificeret stamme af E. coli. Denne diol bruges til at fremstille nye polyestere til fremstilling af tæpper.
LactideEdit
I 2002 vandt Cargill Dow (nu NatureWorks) prisen Greener Reaction Conditions Award for deres forbedrede metode til polymerisering af polymælkesyre . Desværre klarer laktidebaserede polymerer sig ikke godt, og projektet blev indstillet af Dow kort tid efter prisen. Mælkesyre produceres ved fermentering af majs og omdannes til laktid, den cykliske dimerester af mælkesyre, ved hjælp af en effektiv, tin-katalyseret cyklisering. L,L-lactid-enantiomeren isoleres ved destillation og polymeriseres i smeltevæske til en krystalliserbar polymer, som har visse anvendelser, herunder tekstiler og beklædning, bestik og fødevareemballage. Wal-Mart har meddelt, at de bruger/vil bruge PLA til deres produktemballage. NatureWorks PLA-processen erstatter råmaterialer fra olieprodukter med vedvarende materialer, kræver ikke brug af farlige organiske opløsningsmidler, som er typiske for andre PLA-processer, og resulterer i en polymer af høj kvalitet, der kan genbruges og komposteres.
Bagbeklædning til tæppefliserRediger
I 2003 valgte Shaw Industries en kombination af polyolefinharpikser som den foretrukne grundpolymer til EcoWorx på grund af den lave toksicitet af dets råmaterialer, de overlegne vedhæftningsegenskaber, den dimensionelle stabilitet og dets evne til at blive genanvendt. EcoWorx-forbindelsen skulle også være designet til at være kompatibel med nylon-tæppefibre. Selv om EcoWorx kan genvindes fra alle typer fibre, giver nylon-6 en betydelig fordel. Polyolefiner er kompatible med kendte depolymeriseringsmetoder for nylon-6. PVC forstyrrer disse processer. Nylon-6-kemien er velkendt og ikke behandlet i første generation af produktionen. EcoWorx opfyldte lige fra starten alle de designkriterier, der var nødvendige for at opfylde markedets behov med hensyn til ydeevne, sundhed og miljø. Undersøgelser viste, at adskillelse af fibre og bagside gennem elutriering, formaling og luftseparation viste sig at være den bedste måde at genvinde overflade- og bagsidekomponenterne på, men der var behov for en infrastruktur til at returnere EcoWorx efter forbrugsforbruget til elutrieringsprocessen. Undersøgelser viste også, at tæppefliserne efter forbruget havde en positiv økonomisk værdi ved udløbet af deres levetid. EcoWorx er anerkendt af MBDC som et certificeret vugge-til-vugge-design.
Transesterificering af fedtstofferRediger
I 2005 vandt Archer Daniels Midland (ADM) og Novozymes Greener Synthetic Pathways Award for deres enzymatiske interesterificeringsproces. Som svar på den amerikanske Food and Drug Administration (FDA), der har pålagt mærkning af transfedtsyrer på næringsoplysningerne inden den 1. januar 2006, arbejdede Novozymes og ADM sammen om at udvikle en ren, enzymatisk proces til interesterificering af olier og fedtstoffer ved at ombytte mættede og umættede fedtsyrer. Resultatet er kommercielt levedygtige produkter uden transfedtsyrer. Ud over de sundhedsmæssige fordele ved at eliminere transfedtsyrer har processen reduceret brugen af giftige kemikalier og vand, forhindrer store mængder biprodukter og reducerer mængden af fedtstoffer og olier, der går til spilde.
BioberneddikesyreRediger
I 2011 gik prisen Outstanding Green Chemistry Accomplishments by a Small Business Award til BioAmber Inc. for integreret produktion og downstream-applikationer af biobaseret Berneddikesyre. Berninsyre er et platformskemikalie, der er et vigtigt udgangsmateriale i formuleringerne af dagligdags produkter. Traditionelt produceres boghurtsyre fra oliebaserede råmaterialer. BioAmber har udviklet en proces og teknologi, der producerer boghurtsyre fra fermentering af vedvarende råmaterialer til en lavere pris og et lavere energiforbrug end den tilsvarende oliebaseret produktion, samtidig med at den binder CO2 i stedet for at udlede det. De lavere oliepriser har imidlertid ført virksomheden ud i konkurs, og der fremstilles nu næsten ingen boghurtsyre fra biobrændsel.
LaboratoriekemikalierRediger
En række laboratoriekemikalier er kontroversielle set ud fra et grønt kemi-perspektiv. Massachusetts Institute of Technology har oprettet en “Green” Alternatives Wizard for at hjælpe med at identificere alternativer. Ethidiumbromid, xylen, kviksølv og formaldehyd er blevet identificeret som de “værste syndere”, som har alternativer. Især opløsningsmidler bidrager i høj grad til den kemiske fremstillings miljøpåvirkning, og der er et stigende fokus på at indføre grønnere opløsningsmidler i den tidligste fase af udviklingen af disse processer: reaktions- og rensningsmetoder i laboratorieskala. I den farmaceutiske industri har både GSK og Pfizer offentliggjort vejledninger om valg af opløsningsmidler til deres kemikere i forbindelse med lægemiddelforskning.